基于CFD的工业蒸汽裂解炉炉膛烟气组成分布的预测方法

摘要

本发明为一种可用于预测工业蒸汽裂解炉炉膛烟气组成分布的方法，采用计算流体力学方法建立炉膛的流动、燃烧、辐射模型。炉管部分根据实际情况选择分子动力学模型或者是自由基模型模拟裂解反应的过程。炉膛与炉管模型进行耦合计算，以热通量和管壁温度作为边界条件多次迭代直至满足收敛，模拟得到的炉管出口温度、产品收率等指标可以和实际工业值进行对比，进一步验证耦合计算的有效性和合理性。在收敛之后，通过后处理可以得到准确、详细的裂解炉炉膛烟气组成预测。此预测方法具有较好的适用性以及推广性，可用于不同型号的工业蒸汽裂解炉，对炉膛烟气的预测是一种行之可效的方法。

主权项

一种基于CFD的工业蒸汽裂解炉炉膛烟气组成分布的预测方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：步骤1：确定工业蒸汽裂解炉的结构、操作数据，包括裂解炉炉膛底部和侧壁烧嘴、炉管的详细尺寸结构，裂解原料进料量、温度和压力，裂解原料属性，裂解气出口温度，出口压力，以及出口产物收率，燃料气的组成、流量及进料温度和压力，风门进口空气的组成、温度和压力，过剩空气系数或空气流量；步骤2：建立炉膛模型，对裂解炉炉膛进行几何建模和网格划分，再根据炉膛内的流动、传热、传质过程建立数学模型，得到炉膛内炉管外壁的热通量分布；步骤3：建立炉管模型，采用分子反应模型或者自由基反应模型对管内裂解反应和传递反应过程进行计算，可以得到沿管长的管壁温度分布；步骤4：基于炉膛与炉管存在严重热量耦合关系，根据管壁温度的工业测量或经验为初值，作为边界条件带入炉膛模型中进行计算，输出热通量分布作为反应管管壁的边界条件，通过这种方法建立炉膛和反应管的耦合运算，多次迭代后，直至满足收敛为止；步骤5：在满足炉膛炉管耦合模拟收敛条件之后，通过计算流体力学的后处理便可获得预测的炉膛内每一个位置的烟气组成分布信息。